文章编号:1001-9731(2023)07-07001-093D打印再生粗骨料混凝土抗冻性能试验研究*刘超1,张治宁1,刘化威2,张韦2(1.西安建筑科技大学理学院,西安710055;2.西安建筑科技大学土木工程学院,西安710055)摘要:3D打印技术在建筑领域得到显著发展,为解决混凝土3D打印行业实现可持续发展。通过对再生粗骨料(RCA)取代率为0%、50%、100%的3D打印试件和铸模试件进行抗冻性能研究,结合3D打印再生粗骨料混凝土(3DPRAC)界面过渡区的电镜扫描分析其劣化成因。结果表明,在前200次冻融循环中RCA的掺入并没有明显降低3D打印混凝土的质量和动弹模量;在600次冻融循环后RCA为100%掺量的3D打印再生混凝土抗冻性能表现优于RCA掺量为50%。基于3D打印再生混凝土逐层堆叠的建造特点,提出了3DPRAC孔隙区域集中分布模型,揭示了3DPRAC冻融损伤劣化机理。建立的冻融损伤模型能够较好地反映3DPRAC抗冻性能变化规律。关键词:3D打印混凝土;再生粗骨料;冻融循环;微观结构;冻融损伤模型中图分类号:TU528文献标识码:ADOI:10.3969/j.issn.1001-9731.2023.07.0010引言3D打印技术(亦称增材制造)作为智能建造的核心技术,是目前建筑业中发展最快的技术之一[1]。3D打印技术逐层堆叠的建造方式利于材料节约和能源节省。随着我国基础设施建设不断发展,人民生产生活的便捷度不断提高,然而,建筑垃圾产量也随之增加[2],不仅占用土地资源,还带来严重的大气污染和水污染[3-4]。建筑固废资源化是建造行业的发展趋势[5-7],采用废弃混凝土生产再生粗骨料(RCA)是建筑垃圾资源化的重要途径。3D打印技术与再生混凝土相结合,将为绿色建筑的推广应用提供一定参考。3D打印技术由于缺乏模板,打印材料需要同时具有顺利通过管道泵送和喷头挤出的能力,所以3D打印混凝土多使用的是没有粗骨料的砂浆。这意味着水泥和细骨料(天然砂)的数量增加,这种增加进一步提高了成本和环境负担。因此,应用环境友好的3D打印混凝土材料,特别是粗骨料,对混凝土3D打印建筑的可持续发展至关重要。Schutter[8]研究表明3D打印材料需要有较好的流变性和硬化性能。Ding等[9-10]研究表明,再生砂的加入可以加速3D打印混凝土早期强度的发展。武怡文[11]等研究表明,RCA替代天然粗骨料(NCA)可以有效提升3D打印混凝土的可建造性。同时再生粗骨料的添加可以解决结构硬化后容易存在干缩裂缝严重等问题,并且3D打印混凝土的添加剂可以消除再生骨料收缩率更大的负面影响。这也使得3D打印再生混凝土(3DPRAC)获得了广泛关注。RCA与NCA相比具有吸水率和孔隙率...
